KR102146750B1 - Bottom Gas Bubbling Refractory - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제강 공정에서 용강 교반을 위하여 가스를 취입하는 저취 내화물에 대한 것이다.The present invention relates to a low-odor refractory material in which gas is blown for stirring molten steel in a steel making process.
용강 교반의 목적으로 사용되는 저취 내화물은 전로(BOF)에 사용 되기 때문에 고온의 용강과 슬래그로부터 손상을 막고자 내화골재를 바탕으로 제조된다.The low-odor refractory used for the purpose of stirring molten steel is used in the converter (BOF), so it is manufactured based on refractory aggregate to prevent damage from hot molten steel and slag.
이러한 저취 내화물에는 흑연을 혼합하여 제조하는데, 이는 침투성과 화학적 부식성이 강한 슬래그로부터 내화골재를 보호하기 위해 흑연이 슬래그와의 젖음성이 낮아 흑연을 함유하여 저취 내화물을 제조할 경우 내침식성이 우수해지기 때문이다.These low-odor refractories are manufactured by mixing graphite, and graphite has low wettability with slag to protect the refractory aggregate from slag with strong permeability and chemical corrosion. Because.
이런 특성으로 인하여, 흑연 함유 내화물은 제강공정의 정련 설비용 내화물로 널리 사용되고 있다.Due to these characteristics, graphite-containing refractories are widely used as refractories for refining facilities in steel making processes.
이처럼 슬래그의 침투를 물리적으로 억제하기 위하여 흑연을 사용하고 있으며, 강도 향상을 목적으로 피치류나 카본 블랙, 미립의 구형 흑연 등을 병행하여 사용하기도 한다.As such, graphite is used to physically suppress the penetration of slag, and pitches, carbon black, fine spherical graphite, etc. are also used in parallel for the purpose of improving strength.
또한, 고온의 사용조건으로부터 내화물의 산화 손상을 억제하기 위하여 결정성이 잘 발달되고 열전도도가 높아 열구배에 의한 팽창과 수축에 따른 내화물의 균열과 탈락을 방지하는 인상 흑연과 산화 방지의 목적으로 금속 산화방지제를 배합 외로 혼합하여 사용하기도 한다. 사용 목적에 따라서 결정성이 다소 발달되지 않은 토상 흑연을 사용하기도 한다.In addition, in order to suppress oxidation damage of refractories under high temperature use conditions, crystallinity is well developed and thermal conductivity is high, so as to prevent cracking and falling off of refractories due to expansion and contraction due to thermal gradient Metal antioxidants are sometimes mixed and used. Depending on the purpose of use, earthy graphite whose crystallinity is not slightly developed is sometimes used.
이러한, 흑연이 함유된 내화물의 제조에는 상술한 원료를 결합재인 바인더와 혼합하여 성형 공정을 통해 목적에 맞는 형태로 제조하여 사용한다.In the manufacture of such a refractory material containing graphite, the above-described raw material is mixed with a binder, which is a binder, and manufactured and used in a shape suitable for the purpose through a molding process.
한편, 특허문헌 1에서, 최근의 연구자들은 극심한 온도 구배에 의해 열응력이 집중되어 균열이 발생되는 저취 내화물의 사용 성능 개선을 위하여 열충격을 견딜 수 있는 배합 기술과 파이프의 재배치를 통한 설계 기술을 개발하고 있으나, 이를 통해 열응력을 저감시키는 것에 한계가 있고 균열 전파로 발생되는 중앙부 손상에 대한 대책이 부족한 실정이다.Meanwhile, in
중앙부의 손상이 발생될 경우 손상된 부분으로 용강이 침투 되거나 파이프부의 손상으로 통기성이 저하되어 저취 내화물의 수명이 급격히 저하되거나 충분한 가스 투입을 방해하여 전로 취련의 악영향을 초래하여 목적 수명을 달성하지 못하고, 조기 사용 종료 등의 큰 손실을 야기함에 따라 중앙부의 보호가 저취 내화물의 성능 유지에서 가장 중요한 인자 중 하나로 평가된다.In the event of damage to the central part, molten steel penetrates into the damaged part or the air permeability decreases due to damage to the pipe part, resulting in a sharp decrease in the life of the low-odor refractory material or impeding sufficient gas input, resulting in adverse effects of the converter blowing, resulting in failure to achieve the intended life. The protection of the central part is evaluated as one of the most important factors in maintaining the performance of low-odor refractories as it causes a large loss such as early termination of use.
(특허문헌 1) KR10-1680234 B (Patent Document 1) KR10-1680234 B
본 발명은 열충격으로 인하여 저취 내화물의 외곽에서 발생되어 내부로 이어지는 균열의 전파를 방해함으로써 중앙부의 손상을 억제하여 향상된 건전성을 보장할 수 있는 저취 내화물을 제공함을 그 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a low-odor refractory material that is generated outside of a low-odor refractory due to a thermal shock and prevents the propagation of a crack leading to the inside, thereby suppressing damage to the central portion and ensuring improved integrity.
또한, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 저취 내화물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a low-odor refractory material as follows.
본 발명은 일실시예에서, 관통공이 배치되는 파이프부를 포함하는 코어부; 상기 코어부를 감싸는 외곽부;를 포함하며, 상기 코어부와 상기 외곽부 중 적어도 하나는 내화골재와 흑연을 포함하여 구성되되, 가압성형되어 가압 방향과 상기 가압 방향에 수직인 방향에서 탄성률 비율이 1.4 이상인 저취 내화물을 제공한다. In one embodiment, the present invention includes a core portion including a pipe portion in which a through hole is disposed; And an outer portion surrounding the core portion, wherein at least one of the core portion and the outer portion includes a refractory aggregate and graphite, and the elastic modulus ratio in the pressing direction and the direction perpendicular to the pressing direction is 1.4 Provides the above-mentioned low-odor refractory.
일실시예에서, 상기 코어부의 파이프부에는 복수의 관통공이 다각형 형상으로 배치되며, 상기 다각형 형상의 모서리로부터 상기 코어부의 최단 거리(L1)와 상기 코어부와 외곽부의 최단 거리(L2)의 비(L1/L2)가 0.2~ 2.6 일 수 있다. In one embodiment, a plurality of through-holes are arranged in a polygonal shape in the pipe portion of the core portion, and the ratio of the shortest distance L1 of the core portion from the polygonal edge and the shortest distance L2 of the core portion and the outer portion ( L1/L2) may be 0.2 to 2.6.
다른 실시예에서, 상기 코어부의 파이프부에는 복수의 관통공이 원형 형상으로 배치되며, 상기 원형 형상으로부터 상기 코어부의 최단 거리(L1)와 상기 코어부와 외곽부의 최단 거리(L2)의 비(L1/L2)가 0.2~ 2.6 일 수 있다. In another embodiment, a plurality of through-holes are arranged in a circular shape in the pipe portion of the core portion, and the ratio of the shortest distance L1 of the core portion and the shortest distance L2 of the core portion and the outer portion from the circular shape (L1/ L2) may be 0.2 to 2.6.
본 발명의 일실시예에서, 상기 내화물은 내화골재와 흑연을 포함하되, 상기 흑연은 함량이 8~30 wt% 일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the refractory material includes a refractory aggregate and graphite, and the content of the graphite may be 8 to 30 wt%.
일실시예에서, 상기 파이프부는 상기 코어부의 중앙에 배치될 수 있다. In one embodiment, the pipe portion may be disposed in the center of the core portion.
일실시예에서, 상기 코어부가 가압 성형되어 가압 방향과 상기 가압 방향에 수직인 방향에서 탄성률 비율이 1.4 이상일 수 있으며, 상기 외곽부도 가압 성형되어 가압 방향과 상기 가압 방향에 수직인 방향에서 탄성률 비율이 1.4 이상일 수 있다. In one embodiment, the core portion is press-molded to have an elastic modulus ratio of 1.4 or more in a pressing direction and a direction perpendicular to the pressing direction, and the outer portion is also press-molded to have an elastic modulus ratio in a pressing direction and a direction perpendicular to the pressing direction. May be 1.4 or higher.
이때, 상기 코어부의 가압 방향과, 상기 외곽부의 가압 방향은 60 ~ 120° 로 교차할 수 있다. In this case, the pressing direction of the core portion and the pressing direction of the outer portion may intersect at 60 to 120°.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 저취 내화물의 외곽에서 발생되어 내부로 이어지는 균열의 전파를 방해할 수 있으며, 이로 인하여 내화물 중앙부의 손상을 억제하여 향상된 건전성을 보장할 수 있다.According to the present invention, through the above configuration, it is possible to prevent the propagation of cracks occurring at the outer periphery of the low-odor refractory and leading to the inside, thereby preventing damage to the central portion of the refractory, thereby ensuring improved integrity.
도 1 은 통상의 저취 내화물에서 크랙이 전파하는 모습이 도시된 개략 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 저취 내화물의 개략 평면도이다.
도 3 은 도 2 의 파이프부의 확대도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에서 파이프부와 코어부의 최단거리 및 코어부와 외곽부의 최단 거리가 도시된 개략 평면도이다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저취 내화물의 개략 평면도이다.1 is a schematic plan view showing a state in which cracks propagate in a conventional low-odor refractory material.
2 is a schematic plan view of a low-odor refractory according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of the pipe portion of FIG. 2.
4 is a schematic plan view showing the shortest distance between the pipe portion and the core portion and the shortest distance between the core portion and the outer portion in the embodiment of the present invention.
5 is a schematic plan view of a low-odor refractory according to another embodiment of the present invention.
이상에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. In the above, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
흑연이 함유된 내화물의 제조에 사용되는 인상 흑연은 판상의 흑연층이 여러 겹 적층된 구조로, 혼합된 내화원료들을 성형할 때 주요 성형 압력 방향으로 더 많은 수축을 하게 되며, 결과적으로 판상의 흑연이 주요 성형 방향에 직각으로 누워서 배열되는 성질을 가지고 있다.Impression graphite, which is used in the manufacture of graphite-containing refractories, is a structure in which plate-shaped graphite layers are stacked in multiple layers, and when the mixed refractory materials are molded, they shrink more in the direction of the main molding pressure, and as a result, plate-shaped graphite It has the property of being arranged lying at right angles to this main molding direction.
도 1 에는 통상의 흑연이 함유된 내화물로 형성된 저취 내화물(1)의 개략 평면도로, 균열(C)이 전파되는 모습이 도시되어 있다. Fig. 1 is a schematic plan view of a low-odor
도 1(a)의 저취 내화물(1)은 관통공이 배치되는 파이프부(P)를 포함하는 외곽부(10)를 포함한다. 이러한 저취 내화물(1)은 외곽부(10)에서 시작된 균열(C)은 성장하여 관통공이 배치된 파이프부(P)까지 도달하게 되며, 이러한 균열로 인해 파이프부에 배치되는 관통공이 손상되어 통기성이 저하되게 된다. The low odor
도 1(b)의 저취 내화물(1)은 평면상에서 사다리꼴 형상의 외곽부(10)와 관통공이 배치되는 파이프부(P)가 안에 배치되는 코어부(11)를 포함한다. 도 1(b)의 외곽부와 코어부는 모두 흑연을 포함할 수 있다. 도 1(b)와 같이 코어부(11)와 외곽부(10)을 각각 포함하는 저취 내화물(1)의 경우에도 외곽부(10)에서 균열이 발생하는 경우에 균열은 외곽부(10)에서 코어부(11)로 성장하게 되며, 결국 파이프부(P)에 이르게 되어 관통공이 손상되어 통기성을 저하시킨다. The low-odor
즉, 냉각 가스가 통기되는 저취 내화물의 코어부가 냉각되고 외곽부는 고온의 용강에 의해 고온이 됨에 따라 온도 차이가 크게 발생되는 외곽부에 균열이 발생되며, 발생된 균열은 코어부로 전파되어 파이프부의 손상을 발생시킨다는 것을 알 수 있다.In other words, as the core portion of the low-odor refractory material through which the cooling gas is ventilated is cooled and the outer portion becomes high temperature by the hot molten steel, cracks are generated in the outer portion where the temperature difference is large, and the generated crack propagates to the core portion and damages the pipe portion. It can be seen that it generates.
이에 본 발명의 발명자는 흑연이 혼합된 내화원료의 성형 방법을 달리하여 흑연의 배열 정도를 결정할 수 있으며 배열 수준에 대한 평가를 통하여 배열 정도를 판정할 수 있으며, 본 발명의 발명자는 발생되는 균열의 전파 경향을 연구하면서 흑연 배열면을 따라서 균열이 전파되는 특징을 발견하였다. Accordingly, the inventors of the present invention can determine the degree of arrangement of graphite by varying the method of forming the refractory material mixed with graphite, and can determine the degree of arrangement through evaluation of the arrangement level. While studying the propagation tendency, we discovered the characteristic of crack propagation along the graphite array surface.
도 2 에는 이러한 특징을 활용한 본 발명의 일실시예에 따른 저취 내화물(1)의 평면 개략도가 도시되어 있으며, 도 3 에는 도 2 의 코어부(21)의 파이프부(P)의 확대도가 도시되어 있다. 2 is a schematic plan view of a low-odor
도 2 및 3 에서 보이듯이, 본 발명은 일실시예에서 저취 내화물(1)은 관통공(12)이 배치되는 파이프부(P)를 포함하는 코어부(21); 상기 코어부(21)를 감싸는 외곽부(20);를 포함하며, 상기 코어부(21)는 내화골재와 흑연을 포함하여 구성되되, 가압성형되어 가압 방향과 상기 가압 방향에 수직인 방향에서 탄성률 비율이 1.4 이상이다. As shown in Figures 2 and 3, the present invention in one embodiment the low-odor refractory material (1) includes a core portion (21) including a pipe portion (P) in which the through hole (12) is arranged; Includes; an
외곽부(20)는 평면상에서 사다리꼴 형상을 가지나, 이는 일실시예이며, 원형 혹은 사각 형상등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. The
코어부(21)는 외곽부(20)의 대략 중앙에 배치되며, 평면상에서 원형 형상을 가지나, 이는 일실시예이며, 외곽부(20)와 동일한 형상 혹은 사각, 육각 형상등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. The
파이프부(P)는 상기 코어부(21)에서 복수의 관통공(12)을 포함하는 부분으로, 도 2 및 도 3(a)에서 복수의 관통공(12)의 외곽을 연결한 형상이 원형이나, 도 3(b)와 같이 사각 형상일 수 있으며, 복수의 관통공(12)이 다각형 형상, 예를 들면 사각, 육각 또는 팔각 형상으로 배치되는 것도 포함한다.The pipe part (P) is a part including a plurality of through
도 2 의 실시예에서, 파이프부(P)는 코어부(21)의 중앙에 배치되어 있으나, 반드시 중앙에 배치되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라서는 편심 배치되는 것도 가능하다(도 4 참고).In the embodiment of FIG. 2, the pipe portion P is disposed at the center of the
도 2 의 실시예에서, 상기 코어부(21)는 내화골재와 흑연을 포함하여 구성되되, 가압성형되어 가압 방향에 수직인 방향과 상기 가압 방향에서의 탄성률 비율이 1.4 이상인 것이 바람직한데, 탄성률의 비율이 1.4 이하인 경우에는 외곽부에서 발생한 균일이 코어부(21)까지 연장될 수 있다. In the embodiment of FIG. 2, the
본 발명에서 탄성률은 흑연의 배열정도를 평가하기 위한 것으로 비가압 방향 탄성률/가압 방향 탄성률로 계산하였으며 값이 높을수록 배열이 우수하다고 판단한다.In the present invention, the elastic modulus is for evaluating the degree of alignment of graphite, and was calculated as the non-pressurized elastic modulus/pressurized elastic modulus, and the higher the value, the better the alignment.
흑연의 배열에 따라 초음파가 통과 속도가 달라지므로, 초음파 전달 속도를 측정하여 비중으로 환산한 초음파 탄성률을 평가하여 흑연 배열의 수준을 정성적으로 평가할 수 있다.Since the passage speed of ultrasonic waves varies according to the arrangement of graphite, the level of the graphite arrangement can be qualitatively evaluated by measuring the ultrasonic transmission speed and evaluating the ultrasonic modulus converted into specific gravity.
흑연은 주 가압면의 수직으로 배열됨에 따라 흑연의 배열되는 방향으로 가장 높은 초음파 전파속도를 가지며, 탄성률로 환산할 경우 가장 높은 탄성률 값을 가지게 되므로 주 가압면의 수직 방향을 비가압 방향으로 하며, 가장 낮은 탄성률 값을 가진 방향은 흑연 배열면에 수직인 방향으로 가장 낮은 전파속도와 가장 낮은 탄성률 값을 가지게 되며 주 가압면의 방향을 가압방향으로 한다.As graphite is arranged vertically on the main pressing surface, it has the highest ultrasonic propagation speed in the direction in which graphite is arranged, and has the highest elastic modulus value in terms of elasticity modulus, so the vertical direction of the main pressing surface is the non-pressurized direction. The direction with the lowest elastic modulus value is the direction perpendicular to the graphite array surface and has the lowest propagation speed and the lowest elastic modulus value, and the direction of the main pressing surface is the pressing direction.
일축 가압 성형은 내화물에서 흑연의 배열을 형성하기 위해서 일정한 방향으로 압력을 전달하는 이방성형 기술로 가능하며, 예를 들면, 한 축 방향의 수축만 가능한 일축 가압 프레스나 한방향의 수축을 억제하는 치구를 포함한 등방 가압 프레스를 통하여 제조할 수 있다.Uniaxial pressure molding is possible with anisotropic molding technology that transmits pressure in a certain direction to form an array of graphite in refractory materials.For example, a uniaxial pressure press capable of shrinking only in one axial direction or a jig that suppresses shrinkage in one direction can be used. It can be manufactured through an isotropic pressure press including.
한편, 도 2 의 실시예에서, 원형 형상의 파이프부(P)로부터 상기 코어부(21)의 최단 거리(L1)와 상기 코어부(21)와 외곽부(20)의 최단 거리(L1)의 비(L1/L2)가 0.2~ 2.6 일 수 있다. On the other hand, in the embodiment of FIG. 2, the shortest distance L1 of the
도 4 를 참고하면, 파이프부(P)로부터 코어부(21) 사이의 최단거리(L1)와 코어부(21)로부터 외곽부(20)사이의 최단 거리(L2)를 구하는 방식을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, a method of obtaining the shortest distance L1 between the pipe part P and the
본 발명에서 최단 거리(L1)는 파이프부(P)와 코어부(21) 모두가 원형인 경우에 두 원이 인접한 위치에서의 거리를 의미하며, 둘 중에 하나가 정다각형이고, 다른 하나가 원형이며 동심인 경우에는 다각형의 모서리로부터 원형까지의 거리 혹은 다각형의 변의 중심으로부터 원형까지의 거리 중 짧은 것을 의미한다.In the present invention, the shortest distance (L1) refers to the distance at a position where two circles are adjacent when both the pipe portion (P) and the core portion (21) are circular, one of which is a regular polygon, and the other is a circular shape. In the case of concentricity, it means the shorter of the distance from the edge of the polygon to the circle or from the center of the side of the polygon to the circle.
파이프부(P)와 코어부(21)가 동심이 아닌 경우 혹은 파이프부(P)와 코어부(21)가 정다각형이 아닌 경우에는 각 변/모서리를 기준으로 최단 거리를 구한 후 이의 평균값을 최단 거리(L1)라고 한다. If the pipe part (P) and the core part (21) are not concentric, or if the pipe part (P) and the core part (21) are not regular polygons, calculate the shortest distance based on each side/corner, and then calculate the average value thereof. It is called distance (L1).
유사하게, 코어부(21)와 외곽부(20) 사이의 최단 거리(L2)는 외곽부(20)와 코어부(21) 모두가 원형인 경우에 두 원이 인접한 위치에서의 거리를 의미하며, 둘 중에 하나가 정다각형이고, 다른 하나가 원형이며 동심인 경우에는 다각형의 모서리로부터 원형까지의 거리 혹은 다각형의 변의 중심으로부터 원형까지의 거리 중 짧은 것을 의미한다.Similarly, the shortest distance L2 between the
외곽부(20)와 코어부(21)가 동심이 아닌 경우 혹은 외곽부(20)와 코어부(21)가 정다각형이 아닌 경우에는 각 변/모서리를 기준으로 최단 거리를 구한 후 이의 평균값을 최단 거리(L2)라고 한다. If the
코어부(21)에 위치한 파이프부(P)의 최외곽과 코어부(21)의 최단거리(L1)와 코어부(L1)와 외곽부(20)의 경계에서 외곽부(20) 최외곽의 최단거리(S2)일 때, L1/L2는 0.2~2.6이 적합하며, L1/L2가 0.2 미만에서는 외곽부(20)에서 발생 균열과 탈락으로 발생되는 손상으로 인하여 코어부(21)가 노출되고 상대적으로 낮은 외곽부(20)에 용강의 이상 교반을 야기하여 코어부(21)의 손상이 가속화 된다. 또한, L1/L2가 2.6을 초과할 경우 외곽부(20)이 아닌 확대된 코어부(21)에 직접적인 열응력 균열 발생으로 외곽부(20)로부터 발생되는 균열 억제의 목적을 달성하지 못하게 된다.The outermost part of the pipe part (P) located in the core part (21) and the shortest distance (L1) of the core part (21) and the outermost part (20) at the boundary between the core part (L1) and the outer part (20) When the shortest distance (S2), L1/L2 is suitable from 0.2 to 2.6, and when L1/L2 is less than 0.2, the
한편, 도 5 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5 의 실시예에서는 저취 내화물(1)은 관통공(12)이 배치되는 파이프부(P)를 포함하는 코어부(31); 상기 코어부(31)를 감싸는 외곽부(30);를 포함하며, 상기 코어부(31) 및 외곽부(30)는 내화골재와 흑연을 포함하여 구성되되, 가압성형되어 가압 방향과 상기 가압 방향에 수직인 방향에서 탄성률 비율이 1.4 이상이다. 도 5 의 실시예는 도 2 의 실시예와 비교하여 외곽부(30)가 일축 가압성형된다는 점이 차이가 있으며, 이때, 상기 코어부(31)의 가압 방향과, 상기 외곽부(30)의 가압 방향은 60 ~ 120° 로 교차한다. On the other hand, Figure 5 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 5, the low-odor
이 실시예에서, 코어부(31)와 외곽부(30) 모두 이방성형을 실시하였으며, 코어부(31)와 외곽부(30)의 흑연의 배열을 어긋나게 배치하여, 외곽부(30)에서 발생 되는 균열이 코어부(31)까지 연결 전파 되는 것을 충분히 억제하여 코어부(31)의 손상을 억제할 수 있다. 본 발명에서 코어부(31)의 가압 방향은 코어부(31)가 가압된 방향 및 그의 가상의 연장선을 포함하는 개념이며, 마찬가지로, 외곽부(30)의 가압 방향은 외곽부(30)의 가압 방향 및 그의 가상의 연장선을 포함하는 개념이다. 코어부(31)의 가압 방향과 외곽부(30)의 가압 방향은 교차하는 것이 바람직하며, 교차 각도는 60 ~ 120°가 적합한데, 이 각도에서 균열 전파 억제 성능이 더욱 발휘될 수 있다. In this embodiment, both the
이하에서는 구체적 실시예와 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, it will be described in more detail through specific examples and comparative examples.
흑연의 배열과 균열전파에 대한 평가를 실시하기 위하여 [표 1] 내지 [표 3]과 같이 흑연 함량과 성형방법을 달리하여 시료를 생산하고, 알맞은 크기로 가공하였으며, 실제 가동 조건에서의 특성을 평가하기 위하여 전기로에서 1400℃, 4시간의 조건으로 소성하였다. 흑연의 산화를 억제하기 위하여 코크스로 감싸 환원 분위기를 조성하였다.In order to evaluate the graphite arrangement and crack propagation, samples were produced by varying the graphite content and molding method as shown in [Table 1] to [Table 3], and processed into appropriate sizes, and the characteristics under actual operating conditions were measured. In order to evaluate, it was fired in an electric furnace at 1400°C for 4 hours. In order to suppress the oxidation of graphite, it was wrapped with coke to create a reducing atmosphere.
이방성형은 한 축 방향의 수축만 가능한 일축 가압 프레스를 통하여, 등방성형은 등방 가압 프레스를 통해서 성형하였다. Anisotropic molding was formed through a uniaxial pressing press capable of shrinking only in one axial direction, and isotropic molding was formed through an isotropic pressing press.
시료의 한쪽 면을 1650℃ 의 용강에 침적 시키고, 물 속에 넣어 급냉을 10회 반복하여 열충격을 받은 시료의 절단면을 관측하여 열충격 부위에서부터 발생되는 균열의 전파 방향성이 흑연 배열 방향과 일치하는 시료를 균열 전파 방향성을 나타내는 것으로 표시하였다.One side of the sample is immersed in molten steel at 1650°C, and then quenched 10 times by placing it in water to observe the cut surface of the sample subjected to thermal shock, and crack the sample whose propagation direction of the crack generated from the thermal shock site coincides with the graphite array direction. It is indicated as indicating the propagation direction.
종류Refractory aggregate
Kinds
(wt%)Graphite content
(wt%)
가압방향 탄성률비Unpressurized/
Elasticity modulus ratio in pressing direction
균열전파
방향성Thermal shock
Crack propagation
directional
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Isotropic
Molding
성형Heathen
Molding
성형Heathen
Molding
종류Refractory aggregate
Kinds
(wt%)Graphite content
(wt%)
가압방향
탄성률비Unpressurized/
Pressing direction
Elastic modulus ratio
균열전파
방향성Thermal shock
Crack propagation
directional
실시예1~6의 비가압과 가압 방향의 탄성률비(환원 소성 후)는 흑연의 배열으로 부터 발생함에 따라 함량이 증가될수록 큰 격차로 증가되며, 내화골재의 종류가 MgO, Al2O3, ZrO2 중 적어도 하나로 변경 되어도 영향을 받지 않음을 알 수 있다.The ratio of the elastic modulus in the non-pressurized and pressurized directions of Examples 1 to 6 (after reduction firing) increases with a large gap as the content increases as it occurs from the arrangement of graphite, and the types of refractory aggregates are MgO, Al 2 O 3 , It can be seen that even if at least one of ZrO 2 is changed, it is not affected.
실시예 1~6에서 흑연 배열 방향과 일치하는 균열 전파 특성이 관측되었으며 환원 소성 후 비가압/가압방향 탄성률비 1.4이상에서 균열 전파 방향성이 발현되는 것을 확인하였다. In Examples 1 to 6, the crack propagation characteristics consistent with the graphite arrangement direction were observed, and it was confirmed that the crack propagation direction was expressed at a non-pressurized/pressurized elastic modulus ratio of 1.4 or higher after reduction firing.
반면, 비교예 1~8은 실시예에서 흑연의 함량을 변경하고 동일한 원료 구성에서 성형 방법을 등방성형으로 실시한 결과이다. 실시예와 달리 흑연 함량이 증가되더라도 흑연의 배열의 방향성이 발생 되지 않아 균열전파의 방향성이 관측되지 않으며 탄성률비 또한 1.4 미만으로 분석된다.On the other hand, Comparative Examples 1 to 8 are the results of changing the content of graphite in Examples and performing the molding method in the same raw material composition by isotropic molding. Unlike the examples, even if the graphite content is increased, the directionality of the arrangement of graphite is not generated, so the directionality of crack propagation is not observed, and the elastic modulus ratio is also analyzed to be less than 1.4.
또한, 비교예 9, 10에서는 비교예 1, 2의 조성으로 흑연의 배양을 유도하기 위하여 이방성형을 실시하였으나 흑연함량이 8% 미만으로 흑연이 배열 되더라도 방향성 형성이 충분하지 않음에 따라 균열이 배열을 따라 전파되지 않으며, 이때의 탄성률 비는 1.4 미만임을 알 수 있다. In addition, in Comparative Examples 9 and 10, anisotropic molding was performed to induce the cultivation of graphite in the composition of Comparative Examples 1 and 2, but even if graphite was arranged with less than 8% of graphite content, the cracks were arranged due to insufficient directional formation. It does not propagate along, and it can be seen that the elastic modulus ratio at this time is less than 1.4.
한편, 흑연의 함량이 30% 초과에서는 내화골재의 함량 부족으로 비중 및 강도의 저하를 야기하여 내식성에 심각한 악영향을 초래함에 따라 흑연의 함량을 30% 이하로 적용하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the content of graphite is more than 30%, it is preferable to apply the content of graphite to 30% or less, as the content of the refractory aggregate causes a decrease in specific gravity and strength, which seriously adversely affects corrosion resistance.
11Comparative example
11
12Comparative example
12
13Comparative example
13
7Example
7
8Example
8
9Example
9
10Example
10
성형방법Core part
Molding method
성형방법Outer part
Molding method
(wt%)Graphite content
(wt%)
균열전파
손상Core part
Crack propagation
damaged
표 3 의 실시예와 비교예에 따르면, 성형방법을 달리하여 흑연의 배열을 조정하여 코어부와 외곽부를 서로 다른 조합으로 구성할 경우에도 균열 전파 억제가 가능함을 파악할 수 있다. According to the examples and comparative examples of Table 3, it can be understood that crack propagation can be suppressed even when the arrangement of graphite is adjusted by different molding methods to configure the core and the outer parts in different combinations.
표 3 에서 보이듯이, 코어부와 외곽부의 성형방법을 달리하여 외곽부에서 발생되는 균열이 코어부로 전파되는 지의 여부를 파악하였다.As shown in Table 3, it was determined whether or not cracks generated in the outer portion propagate to the core portion by different forming methods of the core portion and the outer portion.
먼저, 비교예 11과 같이 코어부와 외곽부를 동시에 성형(성형 횟수 1회)하는 일체 성형의 방법, 비교예 12와 같이 코어부와 외곽부를 따로 성형하되 등방 성형하는 방법, 비교예 13, 실시예 7~10 과 같이 코어부를 이방 또는 등방으로 성형하고 다시 외곽부을 이방 또는 등방의 조합하되 적어도 1회 이방 성형하는 방법으로 저취 내화물을 성형하고, 환원 소성을 실시하여 시료를 완성하였다.First, as in Comparative Example 11, a method of integral molding in which the core part and the outer part were simultaneously molded (one number of molding times), a method of separately molding the core part and the outer part as in Comparative Example 12 but isotropically molding, Comparative Example 13, Example As shown in 7 to 10, the core part was anisotropically or isotropically molded, and the outer outer part was anisotropically or isotropically combined, but at least once anisotropically molded to form a low-odor refractory material, followed by reduction firing to complete the sample.
완성된 시료는 코어부에 위치한 파이프로 물을 순환시켜 수냉을 실시하고 외부에 용강을 접촉시켜 열충격을 유도하였으며, 시험이 완료된 시료는 절단하여 중코어부에 위치한 파이프부의 손상 수준을 코어부의 손상 유무로 판단하였다.The finished sample was water-cooled by circulating water through a pipe located in the core part, and the molten steel was contacted to induce thermal shock.The finished sample was cut to determine the damage level of the pipe part located in the middle core part. Was judged as.
비교예11에서는 코어부와 외곽부의 구분 없이 1회 성형을 통한 일체화한 경우 흑연의 배열이 생성되지 않아 균열 전파가 코어부까지 용이하게 전달되었으며, 코어부와 외곽부를 분리하여 이중 성형한 비교예12에서도 균열 전파의 저항을 받지 않으며 용이하게 전달되어 코어부의 손상이 확인 되었다.In Comparative Example 11, when integrated through one-time molding without distinction between the core part and the outer part, the graphite was not arranged so that the crack propagation was easily transmitted to the core part.Comparative Example 12 in which the core part and the outer part were separated and double-molded. Also, it was not subject to the resistance of crack propagation and was easily transmitted and damage to the core was confirmed.
반면, 코어부와 외곽부의 성형 방법을 달리하여 흑연의 배열을 어긋나게 유도한 실시예 7, 8에서는 균열의 전파가 억제되어 외곽부의 열충격으로 발생되는 균열이 용이하게 전파되지 못하고 코어부 경계를 따라 분산되어 코어부의 손상이 확인되지 않았다. On the other hand, in Examples 7 and 8, in which the arrangement of graphite was deviated by different forming methods of the core portion and the outer portion, the propagation of the crack was suppressed, so that the crack generated by the thermal shock of the outer portion was not easily propagated and dispersed along the core portion boundary. And no damage to the core was observed.
또한, 실시예9에서는 외곽부을 흑연의 배열을 유도한 이방성형을 하고 코어부는 등방성형으로 구성하였으나, 실시예7, 8과 비교하여 코어부 및 외곽부의 일부 손상이 확인 되었으나 비교예의 손상에 비하여 크게 저감되었다.In addition, in Example 9, the outer portion was anisotropically formed to induce the arrangement of graphite, and the core portion was configured as isotropic, however, compared to Examples 7 and 8, some damage of the core portion and the outer portion was confirmed, but significantly compared to the damage of the comparative example. Reduced.
그러나, 동일하게 흑연 배열을 유도한 비교예 13에서는 흑연의 방향성이 충분히 발현되지 않아 흑연의 배열을 유도하더라도 첨가되는 흑연이 일정 함량 필요함을 확인하였다.However, in Comparative Example 13 in which the graphite arrangement was induced in the same manner, it was confirmed that a certain amount of added graphite was required even if the graphite arrangement was induced because the directionality of graphite was not sufficiently expressed.
실시예 12에서는 코어부와 외곽부 모두 이방성형을 실시 하였으나, 코어부와 외곽부의 흑연의 배열을 어긋나게 배치함에 따라 외곽부에서 발생되는 균열이 중앙부까지 연결 전파 되는 것을 충분히 억제하여 코어부의 손상이 확인되지 않았다. 상술한 바와 같이 가압 방향(흑연의 배열)을 어긋나게 배치함에 있어서, 흑연 배열의 가상의 선의 교차 각도가 동일하지 않으면 되나, 보다 상세히는 60~120°로 교차하는 경우에 균열 전파의 효과가 더욱 커질 수 있다.In Example 12, both the core part and the outer part were subjected to anisotropic molding, but as the arrangement of the graphite of the core part and the outer part was misaligned, the damage of the core part was confirmed by sufficiently suppressing the connection propagation of the cracks generated in the outer part to the center part. Didn't. As described above, in arranging the pressing direction (the arrangement of graphite) out of alignment, the intersection angle of the virtual lines of the graphite arrangement should not be the same, but in more detail, the effect of crack propagation will increase when intersecting at 60 to 120°. I can.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 흑연을 가압성형하여 배열을 가지게 함으로써, 저취 내화물의 외곽부에서 발생되는 균열이 내부로 용이하게 전파되는 것을 막아서, 외곽부의 균열이 냉각 가스가 투입되는 파이프부로 전파되지 못하여, 파이프부의 건정성을 확보할 수 있으며, 그에 따라서, 저취 내화물의 사용 수명과조업 특성 향상을 달성할 수 있다. As described above, the present invention prevents the cracks generated in the outer portion of the low-odor refractory from easily propagating into the inner portion by forming an array by pressing graphite, so that the crack in the outer portion does not propagate to the pipe portion into which the cooling gas is introduced. As a result, it is possible to ensure the dryness of the pipe portion, and accordingly, it is possible to achieve improved service life and operational characteristics of the low-odor refractory.
본 발명은 위의 실시예로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 해치지 않는 범위내에서 통상의 기술자가 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다. It goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified and implemented by a person skilled in the art within the scope not impairing the gist of the present invention.
1: 저취 내화물 10, 20, 30: 외곽부
11, 21, 31: 코어부 12: 관통공
C; 균열 P: 파이프부1: low odor refractory 10, 20, 30: outer portion
11, 21, 31: core part 12: through hole
C; Crack P: pipe part
Claims (8)
상기 코어부를 감싸는 외곽부;를 포함하며,
상기 코어부와 상기 외곽부는 내화골재와 흑연을 포함하여 구성되되, 가압성형되어 가압 방향과 상기 가압 방향에 수직인 방향에서 탄성률 비율이 1.4 이상이며,
상기 코어부의 가압 방향과, 상기 외곽부의 가압 방향은 60 ~ 120° 로 교차하는 저취 내화물.
A core portion including a pipe portion in which a through hole is disposed;
Includes; an outer portion surrounding the core portion,
The core portion and the outer portion are composed of refractory aggregate and graphite, and are press-molded to have an elastic modulus ratio of 1.4 or more in a pressing direction and a direction perpendicular to the pressing direction,
A low-odor refractory material intersecting the pressing direction of the core portion and the pressing direction of the outer portion at 60 to 120°.
상기 코어부의 파이프부에는 복수의 관통공이 다각형 형상으로 배치되며,
상기 다각형 형상의 모서리로부터 상기 코어부의 최단 거리(L1)와 상기 코어부와 외곽부의 최단 거리(L2)의 비(L1/L2)가 0.2~ 2.6 인 것을 특징으로 하는 저취 내화물.
The method of claim 1,
A plurality of through-holes are disposed in a polygonal shape in the pipe part of the core part,
Low-odor refractory, characterized in that the ratio (L1/L2) of the shortest distance (L1) of the core part and the shortest distance (L2) of the core part and the outer part from the polygonal edge is 0.2 to 2.6.
상기 코어부의 파이프부에는 복수의 관통공이 원형 형상으로 배치되며,
상기 원형 형상으로부터 상기 코어부의 최단 거리(L1)와 상기 코어부와 외곽부의 최단 거리(L2)의 비(L1/L2)가 0.2~ 2.6 인 것을 특징으로 하는 저취 내화물.
The method of claim 1,
A plurality of through holes are arranged in a circular shape in the pipe part of the core part,
Low-odor refractory, characterized in that the ratio (L1/L2) of the shortest distance (L1) of the core part and the shortest distance (L2) of the core part and the outer part from the circular shape is 0.2 to 2.6.
상기 내화물은 내화골재와 흑연을 포함하되, 상기 흑연은 함량이 8~30 wt% 인 것을 특징으로 하는 저취 내화물.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The refractory material includes a refractory aggregate and graphite, wherein the graphite is a low-odor refractory material, characterized in that the content is 8 to 30 wt%.
상기 파이프부는 상기 코어부의 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 저취 내화물.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The pipe portion is a low-odor refractory material, characterized in that disposed in the center of the core portion.
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